Prošlo je 80 godina od testa „Triniti“ – tragovi prvog nuklearnog udara u nama i oko nas

Nasleđe testova nuklearnog oružja nalazi se u našim zubima, u našim očima, a i u našem mozgu. Naučnici ga nazivaju „ubod bombe“ (bomb spike) (ili „puls bombe“) – i više od pola veka potpis atomskih proba je prisutan u ljudskom telu.

Dana 16. jula 1945. godine, naučnici projekta Menhetn detonirali su prvo nuklearno oružje, poznato kao test Triniti, u Novom Meksiku. Eksplozija od 18,6 kilotona obasjala je nebo i poslala talas vrelog vazduha preko cele pustinje dok se vatrena lopta vinula visoko u nebo.

U danima koji su usledili, bele pahuljice prašine padale su na područja raznošene vetrom. Izveštaj iz tog vremena, sa koga je skinuta oznaka tajnosti, upozoravao je da su se radioaktivne čestice proširile na površinu veću od 6.993 kvadratnih kilometara. A ovaj test je bio samo početak atomske ere.

Pedesetih godina prošlog veka obavljeno je toliko testova atomskih bombi iznad zemlje da je izmenjen hemijski sastav atmosfere – ugljenični sastav života na Zemlji, zajedno sa okeanima, sedimentima, stalaktitima i još mnogo toga.

Za razliku od direktnih radioaktivnih čestica raspršenih posle eksplozija, sama detonacija bombe nije štetna. U stvari, poslednjih godina se pokazala iznenađujuće korisnom za naučnike. Neki su čak otišli toliko daleko da su je opisali kao „sreću u nesreći“.

Zašto? Dokazi o njihovom uticaju su toliko sveprisutni da, između ostalog, mogu reći forenzičarima kada je osoba rođena (ili umrla), omogućiti određivanje starosti neurona u našem mozgu, otkriti poreklo divljih životinja ulovljenih u krivolovu, odrediti vreme berbe crvenog vina, pa čak i rasvetliti misteriju prave starosti ajkula. 

Pored svega toga, sada bi mogao da pomogne i u definisanju nove geološke ere. U julu 2023. godine, grupa naučnika koji se bave Zemljom preporučila je da prisustvo posledica nuklearnih proba u kanadskom jezeru – zajedno sa drugim ljudskim markerima iz sredine 20. veka – predstavlja zvanični početak antropocena.

Šta je tačno ubod bombe i šta može otkriti o nama i svetu

Pre nego što je Sporazum o zabrani nuklearnih testova iz 1963. godine obavezao zemlje potpisnice da testiraju atomske bombe pod zemljom, vlade su obavile stotine nuklearnih proba na otvorenom. Više od 500 ovih eksplozija – koje su uglavnom izvodile Sjedinjene Države i SSSR – izbacilo je svoj sadržaj u atmosferu.

Dobro je poznato da su ovi testovi širili radioaktivni materijal daleko i na sve strane, nanoseći štetu ljudima i divljim životinjama i čineći čitave regione nenastanjivim. Ali je manje poznato van naučnih laboratorija da su atomske bombe takođe reagovale sa prirodnim azotom formirajući nove izotope – posebno ugljenik-14.

Do šezdesetih, nadzemna testiranja bombi proizvela su skoro dvostruko veću količinu ugljenika-14 u atmosferi u poređenju sa prethodnim nivoima. Prvo je izotop ušao u vodu, sedimente i vegetaciju, a zatim je prošao kroz lanac ishrane do ljudi. Čak je stigao do organizama u najdubljim okeanskim rovovima.

„U suštini, svaki bazen ugljenika na Zemlji koji je bio u razmeni sa atmosferskim CO₂ od kasnih pedesetihih obeležen je bombardovanjem ugljenikom-14“, piše Valter Kučera sa Univerziteta u Beču, koji je objavio pregled naučnih primena ovog uboda bombe u časopisu Radiocarbon 2022. godine.

Još sredinom 20. veka, naučnici su primetili skok ugljenika-14, ali su im bile potrebne decenije da shvate da bi povišeni nivoi mogli biti i korisni. Od pedesetih pa nadalje, koristili su ugljenik-14 za datiranje paleolitskih ostataka ili drevnih tekstova, ali to je bilo zasnovano na njegovom radioaktivnom raspadu – poznatom kao radiokarbonsko datiranje.

Izotop je nestabilan: sporo se raspada u azot sa vremenom poluraspada od 5.730 godina. Dakle, kada bi neandertalac umro, na primer, količina ugljenika-14 u njegovim kostima i zubima bi počela postepeno da opada. Izmerite obim opadanja i dobićete datum smrti neandertalaca.

Međutim, radiokarbonsko datiranje je obično ograničeno na uzorke koji su stariji od 300 godina, zbog spore brzine raspada izotopa. Za bilo koji mlađi, koji se nije dovoljno raspao, nemoguće je utvrditi tačan datum. Pouzdanije datiranje zamagljuje i dodatni ugljen-dioksid koji je čovečanstvo ispustilo u atmosferu od industrijske revolucije pa do danas – takozvani Susov efekat.

Međutim, na prelazu vekova, istraživači su shvatili da bi im bombardovanje moglo pomoći da koriste ugljenik-14 na drugačiji način – i što je ključno, omogućava datiranje u prethodnih 70-80 godina.

Od kraja pedesedih godina, nivoi izotopa u prirodi (i ljudima) postepeno opadaju. Naučnici stoga mogu da analiziraju proporcije ugljenika-14 u bilo kojoj organskoj supstanci koja je razmenila atmosferski ugljenik od testova i odrediti vremenski okvir u kojem se formirao, do preciznosti od jedne do dve godine.

A to uključuje sve nas. Oni koji su rođeni pedesetih, njihova tkiva su akumulirala više ugljenika-14 nego deteta iz osamdesetih, ali nivoi se tek sada približavaju preatatomskom stanju.

Forenzička analiza

Jedna od najranijih upotreba uboda bombe bila je da pomogne kriminolozima koji žele da identifikuju starost neidentifikovanih ljudskih ostataka. Forenzičari su otkrili da mogu da mere postbombaški ugljenik-14 u zubima, kostima, kosi ili čak očnom sočivu kako bi im pomogli da procene koliko je osoba imala godina ili kada je umrla.

U pregledu iz 2019. godine, Sentejn Džonston-Belford i Blau navode više primera gde je eksplozija bombe pomogla u policijskim istragama. Na primer, istražitelji su je 2010. godine koristili da potvrde da je telo pronađeno u jezeru na severu Italije ubica bacio godinu dana ranije.

Takođe, 2004. godine, datiranje uzoraka kose iz masovne grobnice u Ukrajini, zahvaljujući nuklearnim probama, omogućilo je istražiteljima da identifikuju nacistički ratni zločin koji se dogodio između 1941. i 1952. godine.

Ubod bombe je takođe omogućio nova naučna otkrića, otkrivajući nove uvide o ćelijama u našim telima i mozgu. Godine 2005, biolog Kirsti Spalding iz Karolinskog instituta u Švedskoj i kolege su pokazale da je moguće datirati relativnu starost naših ćelija analizirajući ugljenik-14 u njihovoj DNK.

U nekoliko kasnijih studija, koristila je ovu tehniku da bi odgovorila na pitanje da li određene ćelije u našim telima postoje od rođenja ili se kontinuirano menjuju.

Na primer, 2008. godine Spalding i kolege su pokazali da telo kontinuirano menja izumrle masne ćelije zvane adipociti. Broj ovih masnih ćelija, otkrila je Spaldingova, ostaje konstantan tokom odraslog doba – što obećava nove načine za borbu protiv gojaznosti.

„Razumevanje da je ovo dinamičan proces otvara nove puteve terapije, koji mogu uključivati manipulaciju stopom nastanka ili izumiranja masnih ćelija, u kombinaciji sa vežbanjem i ishranom, kako bi se smanjio broj masnih ćelija kod gojaznih osoba.“

Godine 2013, Spaldingova i kolege su takođe koristile ubod bombe da bi pogledali promet moždanih ćelija. Dugi niz godina, istraživači su pretpostavljali da je broj neurona fiksan u detinjstvu, i zaista, njena ranija istraživanja sugerisala su da je to slučaj u regionima poput korteksa. Međutim, koristeći ugljenik-14 za datiranje neurona unutar hipokampusa, ona i njen tim potvrdili su da se novi neuroni mogu proizvoditi i tokom odraslog doba.

Potvrđeno drugim istraživanjima, moguće postojanje „neurogeneze u odraslom dobu“ pokazalo se kao jedno od najvažnijih otkrića neurologije u poslednjih 20 godina. Iako su ovi rezultati još uvek ispituju, ipak upućuju na nove puteve za medicinske strategije koje bi mogle sprečiti gubitak neurona usled bolesti, ili čak povećati stvaranje novih neurona.

Osvit novog doba

Konačno, ubod bombe je nedavno nominovan kao jedan od nekoliko markera koji bi mogli pomoći da se zvanično prizna osvit antropocena – nove geološke ere definisane ljudskom aktivnošću.

Nedugo nakon što je ideja o antropocenu izneta, geolozi su počeli da razgovaraju o tome kako da definišu njegovu lokaciju na Zemlji takozvanim „zlatnim ubodom“ – stenom, ledenim jezgrom ili slojem sedimenta gde počinje nova era u stratigrafskom zapisu.

Svaki veći geološki period ima jedan. Početak holocena obeležen je određenim ledenim jezgrom iz centra Grenlanda. Osnova jure počinje u austrijskim Alpima, na prevoju Kuhjoh u planinama Karvendel, gde se prvi put pojavljuje glatkoljuski amonit Psiloceras. A jedan od najstarijih 'zlatnih uboda' na Zemlji može se naći u planinama Flinders u Australiji, označavajući početak edijakarana pre više od 600 miliona godina – perioda kada je klima na Zemlji zaronila u ledeno doba.

Tokom godina, različiti tragovi ljudske aktivnosti su istraživani kao mogući dokazi za obeležavanje početka antropocena: to je mogao biti porast metana izazvan ranom poljoprivredom pre više hiljada godina (viđen u ledenim jezgrima), dokazi o ranom zagađenju olovom iz rudarstva i topljenja rude pre 3.000 godina ili porast nusproizvoda fosilnih goriva tokom industrijske revolucije.

Međutim, 2016. godine Radna grupa za antropocen (AWG) – deo organizacije zadužene za donošenje odluke – preporučila je pedesete, kada je skok ugljenika-14 od atomske bombe ušao u geološki zapis, zajedno sa drugim nuklearnim markerima kao što su plutonijumski otpad i izotopi kao što su cezijum-137 i stroncijum-90, kao i veštački stvoreni naslagama poput sferoidnih ugljeničnih čestica (SCP), vrste pepela proizvedenog sagorevanjem uglja na visokim temperaturama.

Nisu se svi složili da je izbor pedesetih godina 20. veka bila dobra ideja – zapravo, jedan član grupe je nedavno podneo ostavku u znak protesta, tvrdeći da su duboki ljudski uticaji počeli mnogo ranije. Međutim, Radna grupa predlaže da sredina 20. veka označava jasnu, prepoznatljivu tačku u geološkim slojevima kada je čovečanstvo zaista i u potpunosti učinilo svoje prisustvo u prirodi prepoznatljivim širom sveta.

Takođe se poklapa, kažu, sa „velikim ubrzanjem“ kada je naš uticaj na planetu eksplodirao kroz eksponencijalni porast emisije gasova staklene bašte, korišćenja vode i zemljišta, zakiseljavanja okeana, eksploatacije ribarstva, gubitka tropskih šuma i još mnogo toga.

A ubod bombe će takođe trajati dugo, omogućavajući geolozima da ga vide za desetine hiljada godina. „Radiokarbonski signal će moći da se detektuje sledećih oko 60.000 godina i predstavlja prilično rutinsku analizu“, kaže geolog Kolin Voters sa Univerziteta u Lesteru, koji predsedava AWG-om.

AWG je proučio 12 kandidatskih lokacija koje bi mogle da budu domaćini zvaničnog zlatnog uboda, uključujući pećinu u Italiji gde su puls bombe i drugi markeri zatvoreni u stalaktitima, arheološko iskopavanje u Beču, deo tresetišta blizu granice Češke Republike i Poljske i koralni greben kod severoistočne obale Australije.

U julu 2023. godine, preporučili su (možda uskoro ozloglašenog) „pobednika“: jezero Kroford u Ontariju, Kanada. Jezgro iz blatnjavih jezerskih sedimenata, koje sadrži ugljenik-14, posebno jak plutonijumski marker i druge veštačke potpise, uklonjeno je da bi se čuvao na sigurnoj lokaciji.

Međutim, predlog je od tada zaglavljen u naučnoj birokratiji i u martu 2024. godine Podkomisija za kvartarnu stratigrafiju Međunarodne komisije za stratigrafiju odbacila je predloge za antropocensku epoha kao formalnu jedinicu geološkog vremena.

Ako jezero ikada postane zvanična oznaka početa antropocena, to tehnički znači da ćemo i mi u svojim ćelijama držati jedan od markera početka nove ere. Buduće generacije neće, jer se povišeni ugljenik-14 skoro vratio na prethodne nivoe.

Stoga, ako sutrašnji arheolozi slučajno proučavaju naše sačuvane telesne ostatke, to bi im moglo reći o jedinstvenoj tački u istoriji – vremenu nuklearnih bombi, velikom ubrzanju i veku kada su ljudi počeli da imaju uticaj na prirodu kao nikada do tada.